混合激勵電磁執(zhí)行器及其控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、電磁執(zhí)行器廣泛應(yīng)用于工業(yè)、軍事及航空航天等領(lǐng)域，應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展提出小型化、快速高精度伺服控制、或以用戶特別要求的監(jiān)測量做反饋的閉環(huán)控制等各類要求，比如在靈巧或仿人機械手的應(yīng)用中提出小型、高力能指標(biāo)及快速精密位置伺服的要求，而在流體控制的電磁閥應(yīng)用中則提出對壓力、流量、流速進行比例或伺服控制的要求，在此背景之下，本文提出并開展了對混合激勵電磁執(zhí)行器及其控制系統(tǒng)的研究。
　　文中首先對國內(nèi)外電磁執(zhí)行器及其高級控制技術(shù)的發(fā)展進行評述，包

2、括執(zhí)行器本體及相關(guān)材料技術(shù)、伺服控制技術(shù)、電-氣比例/伺服閥相關(guān)技術(shù)的發(fā)展及研究熱點。論文對電磁執(zhí)行器本體所涉及的永磁體工作特性、電磁吸力計算、電磁閥芯所受流體作用力等相關(guān)理論進行討論，還對直動式電磁開關(guān)閥進行分析，推導(dǎo)了考慮永磁力、電磁力、流體力和阻力等的電磁閥芯位移運動平衡方程。然后基于課題背景應(yīng)用的要求，設(shè)計了一種新穎的永磁電磁混合激勵執(zhí)行器，有斷電保持力和四象限運行功能，文中給出該執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)設(shè)計，建立了其磁路模型，推導(dǎo)了執(zhí)行器

3、的傳遞函數(shù)模型，該傳遞函數(shù)模型可用于實現(xiàn)比例或伺服控制系統(tǒng)中。文中還進行了永磁激勵和不同組合電磁激勵情況下執(zhí)行器本體內(nèi)電磁場的有限元分析，分析確定了執(zhí)行器運行模式組合的合理性。隨后對執(zhí)行器的高精度位置反饋控制系統(tǒng)進行設(shè)計，其硬件控制器以內(nèi)含高分辨率A/D轉(zhuǎn)換器的單片機為核心，利用PWM驅(qū)動模塊實現(xiàn)電磁激勵幅值的調(diào)節(jié)，通過不同組合的雙線圈激勵實現(xiàn)動子的雙向加減速運行，運行參量及模式由鍵盤輸入，LED顯示給定和實時運行信息，硬件設(shè)計以提供研